基于单片机控制的节日彩灯控制课程设计.docx

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基于单片机控制的节日彩灯控制课程设计

课程设计

题目

基于51单片机的节日彩灯设计

学院

物流工程学院

专业

物流工程

班级

姓名

同组者

指导教师

月

日

附件2：

课程设计任务书

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

工作单位：

物流工程__

题目:

单片机节日彩灯控制器

初始条件：

1.Protues7professional的ISIS7professional和ARES7professional软件

2.Keiluvision4软件

3.单片机的相关资料指导书

要求完成的主要任务:

（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

设计一个节日彩灯控制器,实现不同的闪烁方式,要求:

（1）:

开始,按此键则灯开始流动（由上而下）；

（2）:

停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；

（3）:

上,按此键则灯由上向下流动；

（4）:

下,按此键则灯由下向上流动。

时间安排：

十八周到十九周设计，十九周答辩

指导教师签名：

年月日

系主任（或责任教师）签名：

年月日

附件3：

武汉理工大学课程设计教学检查记录表

课程设计名称设计周数检查日期

课程设计指导教师进行方式：

集中□分散□.地点

检查项目

检查结果

好

一般

不理想

差

课程设计选题适当程度

学生数与指导教师数配比

（15名学生/教师好；>=20名/教师一般；>=30名学生/教师不理想；>40名学生/教师差）

指导教师到位情况

学生课程设计完成进度及质量

对学生课程设计日常管理（出勤考核）措施及执行情况

课程设计秩序

综合意见：

检查人

附件6：

本科生课程设计成绩评定表

姓名

陈文超

性别

男

专业、班级

物流工程学院行政1001班

课程设计题目：

基于51单片机的交通灯设计

课程设计答辩或质疑记录：

1．选题合理、目的明确10分

2．设计方案正确，具有可行性、创新性20分

3．设计结果20分

4．态度认真、学习刻苦、遵守纪律15分

5．设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）10分

6.答辩25分

成绩评定依据：

最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）

指导教师签字：

年月日

摘要

彩灯是我国普遍流行的传统的民间的综合性的工艺品。

彩灯艺术也就是灯的综合性的装饰艺术。

新中国成立后，彩灯艺术得到了更大的发展，特别是随着我国科学技术的发展，彩灯艺术更是花样翻新，奇招频出。

而随着人们生活环境的不断改善和美化，在许多节日的气氛里可以看到彩色霓虹灯，这种LED彩灯由于其丰富的灯光色彩，低廉的造价以及控制简单等特点而得到了广泛的应用。

其将电子、建筑、机械、遥控、声学、光导纤维等新技术、新工艺用于彩灯的设计制作，把形、色、光、声、动相结合，思想性、知识性、趣味性、艺术性相统一。

在当今的社会里，彩灯已经成为我们生活的一部分，能给我们带来视觉上的享受还能美化我们的生活。

新型LED彩灯系统包括两大部分，即LED彩灯控制器（89C51主控模块）和LED彩灯管（管内LED板模块）。

彩灯控制器是主控模块，具有按键、显示等功能，并利用89C51的P口输出控制信号；彩灯管是受控模块，上面焊有三色LED彩灯和信号驱动芯片，模块置于LED的透明管内。

该LED彩灯控制器是一种基于AT89C51单片机的彩灯控制器，实现对LED彩灯的控制。

其以AT89C51单片机作为主控核心，与键盘、显示、驱动等模块组成核心主控制模块。

如果稍微改动控制电路，就可以改变电路的不同工作状态，控制彩灯变幻出不同的闪烁效果。

1设计任务

设计目的

1、通过单片机课程设计，熟练掌握汇编语言的编程方法，将理论联系到实践中去，提高我们的动脑和动手的能力。

2、通过节日彩灯控制系统的设计，掌握简单程序的编写以及硬件选择的能力，最终提高我们的逻辑抽象能力。

设计内容和要求

内容：

设计一个彩灯控制器

要求：

（1）:

开始,按此键则灯开始流动（由上而下）；

（2）:

停止,按此键则停止流动,所有灯为暗；

（3）:

上,按此键则灯由上向下流动；

（4）:

下,按此键则灯由下向上流动。

设计思路

1.先熟悉单片机控制原理，明确选题要求。

2.给出多种方案，并选择一个最优方案来完成彩灯的点亮。

3.绘制电路原理图，编写程序，并进行仿真，实现节日彩灯的功能。

2总体方案设计与论证

通过查阅大量相关技术资料，并结合自己的实际知识，我主要提出了两种技术方案来实现系统功能。

下面我将首先对这两种方案的组成框图和实现原理分别进行说明，并分析比较它们的特点，然后阐述我最终选择方案的原因。

方案比较

彩灯控制器大致可分为两种方案实现。

一种是利用电子电路装置控制，另一种是采用单片机控制。

方案一

根据设计任务要求介绍的彩灯控制电路的基本组成，可以确定彩灯控制器应由振荡电路、计数/时序分配电路、移位位寄存器和彩灯显示五部分组成。

其框图如图2-1所示。

图2-1方案一的原理框图

方案二

本方案主要是通过对基于单片机的多控制、多闪烁方式的LED彩灯循环系统的设计，来达到本设计的要求。

其硬件构成框图如图2-2所示，以单片机为核心控制，由单片机最小系统（时钟电路、复位电路、电源）、按键控制电路、LED发光二极管组成。

图2-2方案二的原理框图

方案二：

此设计方案中单片机的P3口接4路按键控制电路，实现彩灯花型的切换功能；单片机上的P1口接8路LED发光二极管组成彩灯电路，显示彩灯循环情况。

方案论证

如果采用方案一，利用电子电路装置控制，其电路不是很复杂，制作相对较容易点，成本也相对较低，但可调性差，亮灯模式少而且样式单调，达不到设计任务要求或实现困难。

而采用方案二，以单片机控制其优点是电路集成度高，工作原理简单，清晰明了，自定义编程，控制的图案花样多，移植性好等。

方案选择

综上，显然方案二各方面优越于方案一，以及为了体现专业优势，本次设计采用第二种方案。

3系统硬件设计

为使该LED节日彩灯控制系统具有更加好的方便性和灵活性，我们对系统的硬件做了精心设计。

硬件电路包括直流稳压电源电路、单片机最小系统、LED彩灯显示电路、按键控制电路以及串口电路五大模块。

单片机最小系统设计

要使单片机工作起来，最基本的电路的构成由单片机、时钟电路、复位电路等组成。

单片机最小系统如图3-1所示。

时钟电路：

本系统采用单片机内部方式产生时钟信号，用于外接一个12MHz石英晶体振荡器和2个30pF微调电容，构成稳定的的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部的时钟电路。

复位电路：

确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。

单片机系统的复位方式有上电自动复位和手动按键复位。

本设计采用手动按键复位，该复位方式同样具有上电自动复位功能。

电路如图3-1所示。

图3-1单片机最小系统

LED彩灯显示电路设计

LED彩灯显示电路实际上是由8个发光二极管和8个电阻构成的电路。

发光二极管与电阻对应串联,然后接在与之相对应的P1口上。

通过软件编程对P2口输出高低电平来实现不同的闪烁花型。

由于发光二极管的导通电压一般为以上，另外，他的工作电流根据型号不同一般为1mA到30mA，电阻选择范围100欧姆～3千欧姆在此我们这里选用1k欧姆的电阻。

如图3-2所示。

图3-2LED彩灯显示电路

按键控制电路设计

按键控制电路是由6个按键开关构成的。

他们分别接在单片机AT89C51的P1接口和口,Key1—Key5接在—,Key6接在上。

为了一对一的控制LED灯的闪烁方式。

当按下开关Key1时,LED彩灯系统闪烁第一种彩灯花型。

当按下开关Key2时,LED灯系统闪烁第二种闪烁方式，以此类推。

当闭合Key6时，彩灯闪烁节拍变慢。

如图3-3所示。

总体设计电路如图3-4所示。

图3-3按键电路

图3-4总体设计电路

4系统的软件设计

单片机的应用系统由硬件和软件组成，上述硬件原理图搭建完成上电之后，我们还不能看到多控制、多闪烁方式的LED彩灯系统循环点亮的现象，我们还需要告诉单片机怎么样进行控制，即编写程序控制单片机管脚电平的高低变化，来实现发光二极管的明灭。

软件编程是多控制、多闪烁方式的LED彩灯系统中的一个重要的组成部分，是本设计的重点和难点。

下面,我将阐述多控制、多闪烁方式的LED彩灯系统是如何实现8个LED彩灯的循环点亮，来介绍实现流水彩灯控制的软件编程方法。

按键扫描子程序设计

本设计是以单片机AT89C51为核心控制8个发光二极管4种闪烁方式的变换。

程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块。

主程序设计

程序启动时跳转到键盘判断模块程序中，此程序里面包含4个按键的情况判断，循环检测直到有按键按下的时候，程序转去相对应按键的彩灯显示的花型模块。

org00h

jmpstart

start:

movp3,#0ffh

jnb,button4

sjmpstart

button3:

movp1,#0ffh

sjmpstart

button4:

movp1,#0feh

lcalldelay

loop:

mova,p1

rla

movp1,a

lcalldelay

jnb,button3

jnb,button4

jnb,button1

sjmploop

button1:

movp1,#7fh

lcalldelay

lop:

mova,p1

rra

movp1,a

lcalldelay

jnb,button3

jnb,button4

sjmplop

delay:

movr6,#200

loop2:

movr7,#250

loop1:

nop

nop

djnzr7,loop1

djnzr6,loop2

ret

end

5课程设计总结

在不断学习中，终于完成了课程设计任务。

通过本设计锻炼了我们的实践能力，也是对以后我们实际工作能力的训练和考察过程。

现在是一个高科技的时代，单片机的应用无处不在，这更坚定了我要学好单片机的决心。

本设计本身就比较简单，整个设计的过程中每一步都是自己亲自做过的，在经过遇到问题，思索问题到解决问题的过程中，就连向别人请教的过程也是一种收获，收获是最多的。

以往没有注意到的问题，都在这一次的课程设计中得以体现，这培养了我的细心，耐心和专心。

我觉得能够在这次的课程设计中学到很多的东西，以往不注意的细节，在这一次中是必须让自己去注意的。

也是我这所学到知识的一个体现。

我深深知道，每一次的学习实践环节都是那么的来之不易，都是通过老师的深思熟虑后，才给我们定下目标。

然后让我们在知识的海洋里翱翔，让我们随着年龄的增长不断的扩充自己的知识领域，也逐渐成熟，逐渐长大，老师同时也教导我们逐渐成为一个能够为身边的人，为家庭，为国家做出点点贡献的人，教导我们学会感恩。

所以，我在这次的课程设计中，认真对待每一个过程，希望自己的认真，自己最后的课程设计的成果能够回报老师教导。

参考文献

[1]马秀娟.电工电子实践教程[M].哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，.

[2]吕曙东、孙宏国.电工电子实验技术[M].南京：

东南大学出版社，.

[3]褚南峰.电工技术试验及课程设计[M].北京：

中国电力出版社，.

[4]郭永贞.电子技术试验与课程设计指导模拟电路分册[M].南京：

东南大学出版社，.

[5]康华光.电子技术基础[M].第五版.北京：

高等教育出版社，.

[6]西华大学老师.电子技术试验指导书[M].成都：

西华大学电工电子试验实习中心，.

[7]陈正义.单片机控制实习[M].北京：

人民邮电出版社，.

[8]姚富安等.实用电子实际基础[M].北京：

理工大出版社，.